OSCILLATIONS ÉLECTRIQUES

199. Propagation. — L'analogie étroite des oscillations électriques et de la lumière a été vérifiée par un grand nombre d'expériences dont nous devons encore indiquer les prineipaux résultats. On a vu que, dans le phénomène de Hertz (!), les vibrations produites par l’excitateur sont généralement de nature complexe (?) et on peut toujours les représenter par une suite de termes de périodes différentes. La structure plus simple du résonateur lui impose une période mieux définie ; il entre d'autant plus facilement en vibration que cette période correspond plus exactement à celle du terme prédominant dans les vibrations primitives. En raison de cette différence, l'amortissement est très rapide pour les vibrations de l'excitateur et plus lent pour celles du résonateur.

Hertz avait montré aussi que les vibrations se propagent beaucoup plus facilement le long d'un fil métallique situé devant l’excitateur. Si le fil est très long, il se partage en concamérations régulières ; l'extrémité est un ventre électrostatique, ou un nœud de courants, etla distance des nœuds successifs est la moitié de la longueur d'onde. Le résonateur placé en face d’un nœud de courant ne vibre pas et il reste silencieux si l’on coupe le fil à l'endroit d’un autre nœud.

Deux ventres électrostatiques successifs ont toujours des potentiels égaux et de signes contraires; en comptant ces ventres Ps, P,, P2, P;, … à partir de l'extrémité, leurs poten-

(1). Henrz, Wied: Ann. LXXLD XXXIVeEt XXX VI. (2) SarRazix et L. DE LA Rive, C. R.de l’Acad. des sc., t. CX, p. 72; 1800.

DÉCHARGES ÉLECTRIQUES. 647 tentiels sont égaux de deux en deux et la distance des ventres de même espèce estun nombre entier de longueurs d'onde.

Si l'on emploie deux fils parallèles reliés respectivement à des plateaux en regard des deux armatures de l’excitateur, les potentiels des points correspondants P, et Q, P, et Q, … sont de signes contraires. En faisant communiquer le résonateur avec deux points de parités différentes sur les deux fils, P, et Q, par exemple, on n obtient aucune étincelle et la distance Q,Q, est la moitié d’une longueur d'onde (').

On a employé encore divers autres procédés d'observation pour mettre en évidence la nature du phénomène, mais la difficulté de définir la période ne permettait pas d'en déduire exactement la vitesse de propagation. Le progrès apporté par M. Blondlot (2?) fut d'employer un résonateur formé de deux plateaux réunis par un cadre rectangulaire. On peut alors calculer le coefficient de self-induction ZL de l'appareil. En désiognant par C sa capacité électromagnétique, la période est T—2ryCL. Pour une longueur d'onde >, la vitesse de propagation V est donc À À I

VER ee

On peut calculer la valeur de C par la surface S des plateaux et leur distance e, d’où résulte

L 10 9 = v/ e Sntgrat NM Vir SD

L'expérience déterminerait ainsi le rapport de V à wv. Pour n’emprunter aucune quantité étrangère, M. Blondlot mesure directement la capacité C par les courants intermittents (142); la moyenne de plusieurs séries d'expériences, avec des appareils où la longueur d'onde variait de 8,94 à 55",56, conduit à la valeur V = 3,0285.r01°(*).

Ce nombre est supérieur de - environ à la vitesse de la

(1) J. J. Taomsow, Proceed. L. R. S., t. XLVI, p.1; 1889.

(2) R. Bzonpuor, C. R. de l’Acad. des Sc.,t. CXIIT, p. 628; 1891. — Journ. de Phys. [2], t. X, p. 549; 1891.

(8) E. Mascarr, C. R. de l’Acad. des Sc., t. CXVIIT, p.277; 1894.

lumière; la différence peut être attribuée à la mesure des ca pacilés ou au calcul des coefficients d'induction.

Comme la nature des fils conducteurs n'a pas d'influence, on doit en conclure que la propagation se fait réellement dans l'air le long de ces conducteurs.

Par une seconde méthode, M. Blondlot (') mesure directement la vitesse à l’aide du miroir tournant. Les armatures intérieures de deux bouteilles de Leyde cylindriques communiquent avec les électrodes secondaires d’une bobine d'induction et avec les boules A et A’ d'un excitateur (fig. 243). Les

armatures extérieures sont formées de deux parties, les unes a et a' de petites dimensions, les autres b et b’plus larges, réunies par des fils de coton f de conductibilité médiocre, mais suffisante pour que les armatures soient maintenues au même potentiel pendant la charge.

Les armatures a et a’ communiquent, d'une part, avec un excitateur à pointes p et, d'autre part, avec les armatures b et b' par des conducteurs en cuivre F et F’de très grande longueur. Au moment de la décharge en AA’, les fils de coton f ne sont plus efficaces; les armatures &a' donnent d’abord une étincelle en p et, au bout de quelque temps, les armatures bb' fournissent au même point une seconde étincelle affaiblie par la propagation le long des fils FF'; c’est précisément pour

(1) R. BLonpzor, C. R. de l'Acad. des Se., t. CX VII, p. 543 ; 1893.

compenser en partie la différence de ces deux étincelles qu'on donne une plus grande surface à ces armatures.

Dans un miroir tournant, on voit donc au point p deux images successives correspondant à la même décharge. En les projetant sur une plaque photographique, la répétition du phénomène fournit une série de doubles images dont l'écart permet de calculer la vitesse de propagation. La période de rotation du miroir était délerminée par la comparaison du son d’axe avec les vibrations d'un monocorde. En donnantaux fils FF’ des longueurs de 1029 et 1821 mètres, on a obtenu, pour cette vitesse, 2,964.r10!° et »,98.10!°, nombres très voisins de la vitesse de la lumière. On doit remarquer encore que l'influence réciproque des fils d'aller et de retour, qui sont portés par des poteaux télégraphiques et assez rapprochés l’un de l’autre, tend à ralentir la propagation.

800. Pouvoirs inducteurs spécifiques. — La détermination des pouvoirs inducteurs par les oscillations très rapides présente un intérêt spécial. Le contrôle le plus direct de la théorie est fourni par ce fait, que la distance des nœuds le long d'un fil ne change pas quand on plonge le fil avec le résonateur dans un autre milieu (452).

Toutefois cette disposition des expériences ne s'applique guère qu'aux liquides, tandis que la plupart des résultats obtenus par les autres méthodes ont donné pour les pouvoirs inducteurs des nombres notablement trop élevés.

M. Thomson (') détermine les valeurs » et \ de la longueur d'onde des oscillations dues à la décharge d'un condensateur à plateaux, suivant que le diélectrique est formé par une couche d'air ou une lame de verre de même épaisseur. La vitesse de propagation étant la même dans les deux cas, ainsi que le coefficient de self-induction du circuit, les longueurs d'onde x et À sont proportionnelles aux périodes T’etT, et celles-ci à la racine carrée des capacités Cet C; on a donc

LE RTS COMENT} AX Le rapport des capacités C’ et C représente le pouvoir in-

(1) J.-J. THomson Proceed. L. R, S., t. XLVI, p.292; 1889,

ducteur K du verre. Avec des oscillations dont la fréquence était de 25.rof, on a ainsi obtenu K=—2,7—(1,65). L'indice moyen de réfraction du verre est voisin de 1,52; le pouvoir inducteur se rapproche donc beaucoup du carré de l'indice de réfraction, à mesure que les oscillations sont plus rapides.

Cette conclusion ayant été mise en doute par différents physiciens (!), M. Blondlot (?) emploie, avec des oscillations très rapides, une méthode de compensation qui ne fait intervenir aucune formule accessoire.

Deux plateaux conducteurs AA" et BB'(fig. 244), le second de dimensions moindres, symétriques par rapport à une même

‘io 9// Fig. 244.

droite X, sont munis de boules a et b, pour la production des décharges; le plateau AA’ est relié au sol, le plateau BB’ à l’une des électrodes du fil secondaire d'une bobine dont la seconde électrode communique également au sol. Lorsque la bobine fonctionne, le torrent d'étincelles entre a et b correspond à des oscillations dont la fréquence est de l’ordre de 25.rof. Le plateau A fait écran vers la droite pour toute action électrique à variation lente, mais cet espace estle siège de perturbations périodiques dues à la décharge.

Deux plaques C et C’, symétriques par rapport à la droite X et à la même distance e de A et de A’, communiquent par des conducteurs fixés à leurs bords avec des pointes en charbon EE dont la distance très petite peut être réglée par une vis micrométrique. Dans ces conditions, aucune étincelle ne se manifeste entre les charbons, par raison de symétrie.

(2) E. Lecner, Wied. Ann., t. XLII, p. 142 t. X, p. 197; 1891.

(2) R. BLoxpLor, Journ. de Phys., [2]

DÉCHARGES ÉLECTRIQUES. Go1

Les étincelles deviennent très vives quand on introduit une lame de verre dans l'intervalle A'C', mais on les fait disparaître en plaçant dans l'intervalle AC une autre plaque diélectrique d'épaisseur convenable. On trouve ainsi, par exemple, qu'un verre de 3° d'épaisseur équivaut à une lame de soufre de 3°,15.

Le soufre est un diélectrique presque parfait et son pouvoir inducteur, déterminé par le quartz piézoélectrique (741), est égal à 2,6. En appelant K le pouvoir inducteur du verre, l'équivalence des capacités donne ON 3

FT ue TA RS" 0 FR OPE

Ce résultat est presque identique à celui qu'avait obtenu M. Thomson.On remarquera cependant que M. Boltzmann (749) trouve pour le soufre des pouvoirs inducteurs spécifiques supérieurs à 2,6. Malgré l'imperfection des expériences, il paraîtra sans doute que l’on est autorisé à conclure que les pouvoirs inducteurs se rapprochent d'autant plus de la théorie que la période d'oscillation est plus courte.

801. Réduction de la période. — Des longueurs d'onde de plusieurs mètres, comme on les obtenait d'abord, conviennent mal pour la vérification des propriétés analogues à celles de la lumière; différentes dispositions permettent d'obtenir des longueurs d'onde beaucoup plus faibles.

Hertz avait déjà employé comme excitateur deux cylindres de 13° de long et 3° de diamètre. M. Righi (!) réduit cet appareil à deux boules de o°,8 de diamètre noyées dans l'huile de vaseline et reliées aux pôles d'une machine de Holtz; les longueurs d'onde sont alors comprises entre 20° et 2°,6. Le résonateur est formé simplement par une bande d'argent déposé sur verre, que l'on divise en deux parties égales par un trait au diamant; on observe les étincelles avec une loupe.

On peut ainsi constituer un véritable analyseur de petites dimensions. Le résonateur est placé au foyer d’un miroir dans une direction perpendiculaire à l'axe; 1l est porté par une

(4) A. Ricur. À. Accad. delle science dell’ Inst. di Bologna, [5], t. IV ; 1894.

monture qui traverse une ouverture du miroir et dont la rotation autour de l'axe est mesurée par un cercle gradué. La direction des oscillations se détermine soit par l'azimut du résonateur qui correspond au maximum d'étincelles, soit par la bissectrice de deux azimuts d'extinction, soit par la perpendiculaire à la bissectrice de deux azimuts de rallumage.

Les étincelles s'éteignent, ou deviennent très rares, lorsque l'amplitude des oscillations est réduite à une certaine valeur; dans des conditions différentes, le rapport des amplitudes des vibrations incidentes est donc égal au rapport des sinus des azimuts d'extinction à partir du maximum.

Si les vibrations sont elliptiques, on détermine aisément la direction des axes par celles du maximum et du minimum ou par les bissectrices de deux directions qui correspondent aux mêmes étincelles. Lorsque le minimum est très faible, la vibration paraît rectiligne, mais la variation d'intensité avec l’azimut est moins rapide et peut servir à distinguer nettement le phénomène. Enfin les étincelles sont les mêmes dans tous les azimuts pour une vibration circulaire.

M. Lebedew (!) est parvenu à obtenir des longueurs d'onde qui ne dépassent pas 6m, L’excitateur est formé par deux cylindres de platine, ayant 1,3 de long et o"®,5 de diamètre, noyés dans le pétrole; ils communiquent par des fils fins, sur lesquels sont intercalés un condensateur et une résistance liquide, avec les bornes d’une petite bobine d'induction. Le résonateur est analogue; la décharge passe en partie, suivant une disposition due à M. Klemencic, par une soudure thermoélectrique voisine reliée à un galvanomètre très sensible dont on observe la première impulsion. L'excitateur et le résonateur sont armés de miroirs correspondants.

802. Réflexion, réfraction, polarisation. — Hertz avait nettement démontré les phénomènes de réflexion régulière par ses expériences sur les miroirs plans, en munissant l'excitateur et le résonateur de réflecteurs cylindriques ; 1l avait reconnu, de même, avec un grand prisme d'asphalte, que la réfraction est manifeste, avec un indice voisin de 1,69. En faisant tomber les vibrations primitives sur un réseau de fils métal-

(1) P. Lesenew, Wied. Ann., t. LVI, p. 1; 1895. — Journ. de Phys. [3;, t. IV, p. 568 ; 1895.

liques, la réflexion est maximum quand la vibration incidente est parallèle aux fils, ce qui démontre la polarisation.

MM. Lodge et Howard (!) ont ainsi utilisé une lentille de poix (ou brai) à faces hyperboliques qui permet de concentrer les vibrations électriques.

M. Righi, disposant de longueurs d'onde très courtes, pouvait opérer sur des surfaces dont les dimensions ne dépassent guère celles dont on fait usage en optique.

Il a étudié la réflexion sur des blocs prismatiques, afin d'’éliminer l'influence de la seconde surface. Quel que soit l'azimut de la vibration incidente, la composante de la vibration réfléchie dans le second azimut principal est nulle pour une certaine incidence I qui correspond à l'angle de polarisation. Cette incidence était comprise entre 6o° et 64° pour le soufre, entre 52° et 59° pour la paraffine ; le calcul donnerait respectivement 61° 52’ avec n— 1,87 et 55°2" avec n — 1,43.

En faisant varier l’azimut de la polarisation incidente et déterminant l’azimut de polarisation réfléchie par le rapport des composantes principales, on vérifie encore avec un degré d'exactitude très satisfaisant les formules de Fresnel relatives à la réflexion vitrée (454).

Il en est de même pour la réflexion totale. Si l'on place à la suite deux prismes de 45°, disposés comme les moitiés d'un cube, les vibrations ne se transmettent pas au travers de ce système lorsque les faces hypoténuses sont notablement écartées l’une de l’autre, mais elles se propagent dès que cette distance est voisine d’une demi-longueur d'onde. C’est la reproduction du phénomène de la tache noire observée par Fresnel dans la réflexion totale.

Nous citerons encore, sans pouvoir y insister, diverses expériences sur les variations d'intensité dans la réflexion intérieure, sur la production de vibrations circulaires par les parallélipipèdes de Fresnel, le déplacement latéral et l'absorption par les lames à faces parallèles, la réflexion métallique, la polarisation elliptique produite par transmission au travers d'une plaque de bois, etc.

Les appareils de M. Lebedew lui permettent d'employer des

4; O.J. Lonce et L. Howann, Ph. Mag. [5], t. XX VII, p. 48 ; 1889.

surfaces dont les dimensions ne dépassent pas 2°. Il a pu ainsi, avec les cristaux de soufre, observer une double réfraction dont les indices sont très voisins de ceux qui correspondent à la lumière, construire une sorte de nicol analyseur et des plaques d’un quart d'onde pour les oscillations électriques.

803. Diffraction et interférences. — Les effets de diffraction sont très grands et compliquent beaucoup les expériences si l'on n’opère pas avec des longueurs d'onde assez courtes.

M. Righi se sert pour cela d’un excitateur et d’un résonateur privés de leurs miroirs. Par des écrans en anneaux circulaires de dimensions convenables, il isole sur la surface d'onde des vibrations primitives les différentes zones d'Huygens et vérifie leur intervention dans l'intensité des vibrations propagées. Avec une fente, on observe aussi sur la ligne de propagation une série de maxima ou de minima, suivant que la fente correspond à un nombre impair ou pair de zones élémentaires. Dans l'ombre d’un corps opaque terminé par un bord rectiligne, il se produit des maxima et des minima d'intensité graduellement décroissante. Il en est de même pour la diffraction produite par une tige opaque.

Hertz avait également observé les interférences par les nœuds et les ventres de vibration en avant d'un miroir plan réflecteur. M. Righi s'est attaché à imiter la plupart des phénomènes d'optique : les miroirs de Fresnel, le biprisme, l'interférence des radiations directes avec celles qui sont réfléchies sur un seul miroir, le retard produit par le déplacement de l’un des miroirs de Fresnel ou par l'interposition d'une lame à faces parallèles. L'indice de réfraction déduit de cette dernière épreuve a été 1,43 pour la paraffine et 1,87 pour le soufre ; la valeur relative au soufre est plus faible que celle qui correspond au phénomène optique, comme on pouvait le prévoir par l'accroissement de longueur d'onde.

Enfin l'emploi de lames relativement minces a permis de reproduire tous les cas des anneaux de Newton, à centre blanc ou à centre noir.